KR20120019146A - Vertical wind power generator with drop type blade - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수직형 풍력발전장치에 관한 것으로서, 특히 정방향에서 역방향으로 전환될 때 날개부재가 낙하 회전되면서 수직동력축의 일측에서 타측으로 이동되어 다시 정방향 회전을 할 수 있도록 구성하여 수직동력축에 오로지 정방향 회전력만을 인가시킴으로써 풍력에 의한 발전효율을 극대화할 수 있는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical wind power generation device, in particular, when the wing member is rotated in the reverse direction from the reverse direction is configured to move forward from one side of the vertical power shaft to the other side to rotate again only in the vertical power shaft The present invention relates to a drop-moving vertical wind power generator capable of maximizing power generation efficiency by wind power.
풍력발전이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 회전축을 통한 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이러한 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말하는 것으로서, 현재까지 개발된 신재생에너지원 중 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점때문에 일찍이 풍력발전산업이 발달한 유럽은 물론 최근에는 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.Wind power generation refers to a power generation method in which wind energy is converted into mechanical energy (rotational power) through a rotating shaft using a windmill, and the mechanical energy is converted into electrical energy by driving a generator to obtain power. It is not only the most economical among the new renewable energy sources, but also has the advantage of being able to generate power using the wind, a clean energy source for unlimited use, and actively invested not only in Europe where the wind power industry was developed but also in the Americas and Asia recently. It is happening.
특히, 풍력발전은 전력생산단가의 가격경쟁력 향상 및 발전시스템 설치의 소요면적 최소화 등과 같은 원가적인 측면과, 화석에너지 고갈에 대한 대체에너지원과 온난화방지와 같은 지구환경보호라는 사회환경적 측면과 아울러 공급의 안정성 및 에너지 수입의 의존도 감소라는 경제적인 측면에서의 장점때문에 정부에서도 풍력발전의 보급을 적극 지원하고 있으며, 그에 따라 국내에서도 향후 풍력발전의 성장세가 본격화될 것으로 기대되고 있다.Particularly, wind power generation has not only cost-effective aspects such as improving the price competitiveness of electric power production costs and minimizing the required area of power generation system, but also the social and environmental aspects such as protecting the global environment such as alternative energy sources and fogging of fossil energy depletion. The government is actively supporting the dissemination of wind power generation due to economic advantages such as the stability of supply and the reduction of dependence on energy imports. Accordingly, it is expected that the growth of wind power generation will accelerate in Korea.
이러한 풍력발전은 날개의 회전축의 방향에 따라 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평형 풍력발전장치와, 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 수직형 풍력발전장치로 구분할 수 있으며, 현재까지 수직형에 비해 수평형 풍력발전장치의 효율이 높고 안정적이어서 상업용 풍력발전단지에는 대부분 수평형 풍력발전기가 적용되고 있다.Such wind power generation can be classified into a horizontal wind power generator in which the rotating shaft is installed horizontally with respect to the ground and a vertical wind power generator in which the rotating shaft is installed perpendicular to the ground according to the direction of the rotation axis of the blade. Compared to the vertical type, the horizontal wind power generator is more efficient and stable, so most of the commercial wind farms have been applied to the horizontal wind generator.
상기한 수평형 풍력발전장치는 가장 일반적인 형태로서 높은 발전효율을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 바람의 방향이 자주 바뀌는 지역에서는 원활한 발전이 어려우며, 회전체를 비롯한 주요 부품들이 높은 곳에 설치되므로 고가의 설치비용이 소요될 뿐만 아니라 그 유지보수가 쉽지 않으며, 태풍 등의 강한 바람에 구조적으로 취약한 단점을 갖고 있다. The horizontal wind power generator is the most common type, and has the advantage of realizing high power generation efficiency, but it is difficult to smoothly generate power in areas where the wind direction changes frequently, and expensive installation is possible because major components including the rotor are installed at a high level. Not only is it expensive, its maintenance is not easy, and it has a disadvantage that is structurally vulnerable to strong winds such as typhoons.
이러한 수평형 풍력발전장치의 단점과 비교할 때 상기 수직형 풍력발전장치는 바람의 방향에 관계없이 발전이 가능하며, 증속기 및 발전기 등의 주요 부품들이 지상에 설치되므로 설치비용이 저렴하고 그 유지보수가 용이한 장점을 가지고 있다.Compared with the shortcomings of the horizontal wind power generator, the vertical wind power generator can generate power regardless of the direction of the wind. Since the main components such as the gearbox and the generator are installed on the ground, the installation cost is low and the maintenance is performed. Has the advantage of being easy.
그럼에도 불구하고 전술한 바와 같이 수평형 발전장치가 선호되는 것은 수직형 발전장치가 수평형 발전장치에 비해 그 발전효율이 떨어지기 때문이다.Nevertheless, the horizontal power generator is preferred as described above because the vertical power generator is less efficient than the horizontal power generator.
이것은 수직형 풍력발전장치의 구조적인 문제점으로서, 블레이드가 풍향에 대해 수직한 평면상에서 회전을 하게 되는 수평형 발전장치와 달리 회전날개가 풍향과 수평한 평면상에서 회전을 하게 되기 때문이다. This is a structural problem of the vertical wind power generator, because the blades rotate in a plane parallel to the wind direction, unlike a horizontal power generator in which the blade rotates on a plane perpendicular to the wind direction.
즉, 도 15에 도시된 바와 같이, 수직형 풍력발전장치는 구조적으로 회전날개의 한쪽(a1)은 풍력에 의해 정방향 회전을 하면서 바람(W)의 에너지를 회전축(b)의 기계적인 회전력으로 변환시키지만, 그 회전날개의 반대쪽(a2)은 풍력에 대해 역방향 회전을 하게 되기 때문에 회전축(b)의 회전에 저항으로 작용을 하게 되어 기계적인 에너지의 변환효율이 저하될 수 밖에 없는 것이다.That is, as shown in Figure 15, the vertical wind power generator structurally converts the energy of the wind (W) to the mechanical rotational force of the rotating shaft (b) while one side (a1) of the rotary blade is rotated forward by the wind However, since the opposite side (a2) of the rotary blade to the reverse rotation with respect to the wind will act as a resistance to the rotation of the rotary shaft (b) will have to decrease the conversion efficiency of mechanical energy.
이러한 수직형 풍력발전장치가 가지고 있는 발전효율의 문제점을 인식하여 기존에도 저항력을 감소시키기 위한 여러가지 기술개발이 이루어져 왔는데, 그것은 주로 회전날개의 형상을 변형시켜 역방향 회전시 회전날개가 풍력의 영향을 적게 받도록 하는 것이었다.Recognizing the problem of power generation efficiency of the vertical wind power generator, various technical developments have been made to reduce the resistance in the past. It was to receive.
그러나, 이러한 기존 회전날개의 형상변형 기술은 저항을 감소시키는데 한계가 있어 발전효율을 크게 증대시키기 어려운 바, 보다 근본적으로 풍향에 대한 역저항을 제거할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구된다고 할 것이다.However, since the shape deformation technology of the existing rotary blade has a limitation in reducing the resistance, it is difficult to greatly increase the power generation efficiency. Therefore, it is urgently required to develop a technology capable of removing the reverse resistance to the wind direction.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 풍력을 전달받는 날개부재가 풍력에 대한 정방향 회전만을 할 수 있도록 구성하여 수직동력축에 풍력에 의한 정방향 회전력만이 가해지도록 함으로써 기계적인 변환효율을 증대시킬 수 있는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is to configure the wing member to receive the wind power only forward rotation with respect to the wind power only the forward rotational force by the wind on the vertical power shaft It is to provide a drop-moving vertical wind turbine that can be added to increase the mechanical conversion efficiency.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,As a problem solving means of the present invention for achieving the above object,
중심을 가로지르는 날개통로가 형성되는 수직동력축과, 상기 수직동력축의 외부에 설치되어 풍향변화에 따라 자유 회전되며, 전면과 후면에 각각 날개출구 및 날개입구가 형성됨과 함께 날개입구와 날개출구의 사이에 일측면을 따라 궤도홈이 형성되는 가이드하우징과, 상기 궤도홈을 따라 바람에 의해 정방향 회전되면서 상기 수직동력축에 회전력을 인가시키되, 상기 날개입구에 도달하면 낙하 회전되면서 궤도홈을 이탈하여 날개통로를 통과함과 함께 상기 날개출구쪽의 궤도홈에 안착되어 바람에 의해 다시 정방향 회전이 됨으로써 상기 수직동력축에 정방향 회전력만을 인가시키는 날개부재를 포함하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치가 개시된다.It is installed on the outside of the vertical power shaft and is freely rotated according to the change of the wind direction, and the wing exit and the wing entrance are formed on the front and the rear, respectively, and the wing entrance and the wing exit are formed. The guide housing is formed between the track groove along one side, and the rotational force is applied to the vertical power shaft while being rotated forward by the wind along the track groove, when it reaches the wing inlet to fall off the track groove Disclosed is a vertically movable wind turbine generator including a wing member that passes through a wing passage and is seated in a track groove on the wing exit side to be rotated forward by wind, thereby applying only a forward rotational force to the vertical power shaft. .
여기서, 상기 수직동력축의 상단에는 양단부가 개방되면서 저면의 중간부가 상기 날개통로와 연통되는 몸체수용구가 형성되고, 상기 날개부재는 상기 몸체수용구에 이동 가능하게 지지 수용되는 원통형 날개몸체와, 상기 날개몸체에서 상기 궤도홈을 통과해 가이드하우징 외측으로 연장되는 날개로드과, 상기 날개로드의 끝단에 구비되는 날개판으로 이루어질 수 있다.Here, the upper end of the vertical power shaft is formed with a body receiving tool which is open at both ends and the middle portion of the bottom surface is in communication with the wing passage, the wing member is a cylindrical wing body that is supported to be movable to the body receiving tool, and A wing rod extending from the wing body to the outside of the guide housing through the track groove, and a wing plate provided at the end of the wing rod.
또한, 상기 몸체수용구는 길이방향의 단면이 양단부에서 중간부를 향하여 곡선으로 하강되는 대칭형태로 형성될 수 있다.In addition, the body receiving device may be formed in a symmetrical form in which the cross section in the longitudinal direction is lowered in a curve toward the middle portion at both ends.
또한, 상기 몸체수용구의 양단부에는 상기 날개몸체의 이탈을 방지하는 걸림단이 각각 형성될 수 있다.In addition, both ends of the body receiving device may be formed with a locking end to prevent the departure of the wing body, respectively.
또한, 상기 궤도홈은 상기 날개출구로부터 상기 날개입구로 갈수록 상승되는 형태로 형성될 수 있다.In addition, the orbital groove may be formed in a form that rises toward the wing inlet from the wing exit.
또한, 상기 날개출구의 상단에는 하향 회전은 억제되면서 상향 회전만이 가능한 한 쌍의 날개안착대가 상호 대향되도록 설치될 수 있다.In addition, the top of the wing exit may be installed so that the pair of wing seats that can only be rotated upward while the downward rotation is suppressed.
한편, 본 발명에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치는 중앙동력축을 기준으로하여 한 쌍의 수직동력축, 가이더하우징, 날개부재가 상호 대칭으로 설치되되, 한 쌍의 수직동력축은 상호 기어결합됨과 함께 그 중 일측의 수직동력축이 상기 중앙동력축에 기어결합되고, 한 쌍의 가이더하우징은 상호 연결되어 풍향에 따라 함께 회전됨과 함께 상기 한 쌍의 수직동력축은 가이더하우징의 회전에 따라 연동하여 그 위치가 변경되도록 설치할 수 있다.On the other hand, in the drop-moving vertical wind turbine generator according to the present invention, a pair of vertical power shaft, guider housing, wing member is installed symmetrically with respect to the central power shaft, a pair of vertical power shaft is coupled with each other One of the vertical power shafts is gear-coupled to the central power shaft, and the pair of guider housings are interconnected and rotated together according to the wind direction. Can be installed to change.
여기서, 상기 한 쌍의 가이더하우징의 전면 연결부에는 불어오는 바람을 양쪽으로 분기시키는 바람분기부가 전방으로 돌출되도록 형성될 수 있다.Here, the front connection portion of the pair of guider housings may be formed to protrude forward to the wind branch for branching the blowing wind to both sides.
본 발명에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치는,The drop-moving vertical wind power generator according to the present invention,
날개부재가 낙하 이동 가능하게 구성되어 수직동력축의 정방향 쪽에서만 풍력의 영향을 받으면서 정방향 회전동력만을 인가시키므로 풍력에 대한 발전효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The wing member is configured to be able to move in the fall, and only the forward rotational power is applied while being influenced by the wind power only on the forward side of the vertical power shaft, thereby increasing the power generation efficiency for the wind power.
또한, 정방향쪽 회전시 복수의 날개부재가 수평방향으로 상이한 각을 가진 채 회전할 수 있어 더 큰 회전력을 수직동력축에 인가시킬 수 있으며, 그에 따라 풍력에 대한 발전효율을 증대시킬 수 있는 효과도 있다.In addition, since the plurality of wing members can rotate with different angles in the horizontal direction during the forward rotation, it is possible to apply a larger rotational force to the vertical power shaft, thereby increasing the power generation efficiency for wind power have.
또한, 날개부재가 오로지 수직동력축의 일측면 쪽에서만 회전하므로 복수의 수직동력축을 구비하는 장치로 실시할 수 있는 효과도 있다.In addition, since the wing member rotates only on one side of the vertical power shaft, there is also an effect that can be implemented with a device having a plurality of vertical power shafts.
아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.It is to be noted that, in addition to the effect specifically described above, a specific effect that can be easily derived and expected from the characteristic configuration of the present invention can also be included in the effect of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치의 사시도,
도 2는 “A-A”선에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치의 단면구성도,
도 3은 본 발명에 따른 수직동력축의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 가이드하우징의 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 가이드하우징의 배면도,
도 6은 본 발명에 따른 날개부재의 사시도,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 날개안착대의 작동예시도들,
도 10은 본 발명에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치의 작동상태를 나타내는 예시평면도,
도 11은 본 발명에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치의 작동상태를 나타내는 예시단면도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 수직동력축을 갖는 풍력발전장치를 나타내는 사시도,
도 13은 도 12의 일 예에 따른 단면구성도,
도 14는 도 12의 다른 예에 따른 단면구성도,
도 15는 통상의 수직형 발전장치의 풍력에 대한 회전날개의 회전상태를 예시한 예시도이다.1 is a perspective view of a drop-movable vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view of a vertically movable vertical wind power generator according to the line "AA",
3 is a perspective view of a vertical power shaft according to the present invention,
4 is a front view of the guide housing according to the present invention;
5 is a rear view of the guide housing according to the present invention;
6 is a perspective view of a wing member according to the present invention;
7 to 9 are operational examples of the wing seat according to the invention,
10 is an exemplary plan view showing an operating state of the drop-moving vertical wind turbine according to the present invention;
11 is an exemplary cross-sectional view showing an operating state of the drop-moving vertical wind power generator according to the present invention,
12 is a perspective view illustrating a wind power generator having a plurality of vertical power shafts according to an embodiment of the present invention;
13 is a cross-sectional view according to an example of FIG. 12,
14 is a cross-sectional view according to another example of FIG.
15 is an exemplary view illustrating a rotation state of a rotary blade for wind power of a conventional vertical power generator.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the drop-movable vertical wind turbine generator according to the present invention.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 크기 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있음을 유의하여야 한다.This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the shape, size, etc. of the elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
In addition, in describing the embodiments, in the case where it is determined that the technical features of the present invention may be unnecessarily obscured as a matter already known to those skilled in the art, such as known functions or known configurations, the details of the embodiments will be described in detail. The description will be omitted.
도 1 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치를 나타내는 도면들로서, 상기한 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치는 수직동력축(10)과, 가이드하우징(20)과, 날개부재(30)를 포함하여 이루어짐을 알 수 있다.1 to 11 are views showing a drop-movable vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention, referring to the above drawings, the drop-movable vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention is vertical It can be seen that the
먼저, 상기 수직동력축(10)은 통상의 수직형 풍력발전장치와 같이 동력전달수단을 통해 발전기(50)와 연결되면서 지면에 수직으로 설치가 된다.First, the
이러한 수직동력축(10)에는 도 3에 도시된 것과 같이 날개통로(11)와 몸체수용구(12)가 형성된다.The
상기 날개통로(11)는 상기 날개부재(30)가 수직동력축(10)을 통과할 수 있는 통로로서 기능하게 되며, 수직동력축(10)의 일측으로부터 그 중심을 가로질로 타측까지 개방되는 구조로 형성이 된다.The
이러한 날개통로(11)는 상기 날개부재(30)가 간섭되지 않고 원활하게 통과될 수 있는 폭과 길이를 갖도록 형성이 된다.The
상기 몸체수용구(12)는 수직동력축(10)의 상단에 형성되는데, 그 양단은 개방이 되면서 저면의 중간부는 상기 날개통로(11)와 연통이 되도록 형성된다.The body receiving
이러한 몸체수용구(12)의 개방된 양단에는 후술할 날개부재(30)의 날개몸체(31)가 몸체수용구(12)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 걸림단(13)이 형성되며, 걸림단(13)의 중간에는 후술할 날개부재(30)의 날개로드(32)와의 간섭방지를 위한 로드홈(13a)이 절개 형성된다.Opening both ends of the
또한, 상기 몸체수용구(12)의 길이방향 단면은 도 2에 도시된 것처럼 양단부에서 중간부를 향하여 곡선으로 하강되는 대칭의 형태로 형성이 된다. 이러한 몸체수용구(12)의 길이방향 단면형상은 후술할 날개부재(30)가 낙하 회전될 때 그 회전력에 의해 날개부재(30)가 보다 용이하게 날개통로(11)를 통과 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, the longitudinal cross-section of the
상기한 구성의 날개통로(11)와 몸체수용구(12)는 두 개의 날개부재(30)가 독립적으로 교차 통과될 수 있도록 “+”자 형태를 이루어 두 개씩 형성이 될 수 있음(도 10 참조)은 충분히 이해될 수 있다.The
다음으로, 상기 가이드하우징(20)은 상기 수직동력축(10)의 외부에 설치가 되며, 상기 날개부재(30)의 회전을 가이드하는 기능을 수행한다.Next, the
이러한 가이드하우징(20)에는 도 4와 도 5에 도시된 것과 같이 날개출구(21)와, 날개입구(22)와, 상기 날개출구(21)로부터 시작해서 상기 날개입구(22)까지 이어지는 궤도홈(23)이 형성된다.The
상기 날개출구(21)는 가이드하우징(20)의 전면에 형성이 되고, 상기 날개입구(22)는 가이드하우징(20)의 후면에 각각 형성이 되는데, 이러한 날개출구(21) 및 날개입구(22)는 모두 상기 날개부재(30)가 간섭되지 않고 여유롭게 통과할 수 있는 크기로 절개 형성이 될 수 있다.The
상기 궤도홈(23)은 상기 날개출구(21)와 날개입구(22) 사이의 가이드하우징(20) 일측면에 절개 형성이 되며, 날개출구(21)로부터 날개입구(22)쪽으로 갈수록 상승이 되는 형태로 형성이 될 수 있다.The
이러한 궤도홈(23)의 저면에는 그 길이방향을 따라서 다수의 회전롤러(24)가 설치될 수 있다. 이러한 회전롤러(24)는 상기 날개부재(30)가 궤도홈(23)에 지지된채 안내되어 회전할 때 날개부재(30)와의 마찰을 감소시켜 날개부재(30)가 풍력에 의해 보다 원활하게 회전할 수 있도록 작용을 한다.The bottom of the
또한 이러한 궤도홈(23)에는 날개출구(21)와 만나는 지점부터 일정한 지점까지 궤도반경이 점차 증가되도록 하는 반경점증구간(23a, 도 10 참조)을 형성시키고, 나머지 부분은 상기 반경점증구간(23a)의 끝단의 궤도반경과 동일한 궤도반경을 갖도록 형성이 될 수 있다. In addition, the
그리고 상기 날개출구(21)의 상단에는 한 쌍의 날개안착대(25)가 상호 대향되도록 설치될 수 있는데, 이러한 한 쌍의 날개안착대(25)는 대략 수평한 상태에서 하향 회전은 억제되면서 상향 회전만이 가능하도록 회전축에 결합시켜 설치될 수 있다.(도 7 내지 도 9 참조)In addition, a pair of wing seats 25 may be installed on the upper ends of the
여기서, 상호 대향되는 한 쌍의 날개안착대(25)는 동일 높이로 설치하는 것도 가능하지만, 날개부재(10)가 궤도홈(23)에 보다 용이하게 안착할 수 있도록 궤도홈(23)과 인접한 쪽의 날개안착대(25a)보다 반대쪽의 날개안착대(25b)를 약간 높게 설치하는 것이 바람직할 것이다.Here, the pair of wing seats 25 opposed to each other may be installed at the same height, but adjacent to the
상기한 구성의 가이드하우징(20)은 상기 수직동력축(10)의 회전과는 무관하게 풍향의 변화에 따라 자유롭게 회전이 될 수 있도록 설치가 된다.The
이를 위하여 도 2에 도시된 것처럼 상기 가이드하우징(20)은 그 하측이 수직동력축(10)과는 무관한 별도의 베어링구조물(26)에 의해 회전 가능하게 지지되도록 설치가 될 수 있으며, 도 1에 도시된 것처럼 가이드하우징(20)의 후면에는 풍향이 변화되더라도 가이드하우징(20)의 전면이 항상 불어오는 바람을 향하도록 가이드하우징(20)에 회전력을 제공하는 풍향지시대(27)가 구비될 수 있다.To this end, as shown in FIG. 2, the
이러한 풍향지시대(27)에 의해, 풍향에 변화가 있게 되면 풍향지시대(27)에 풍력이 작용하여 풍향지시대(27)가 풍향과 평행을 유지하도록 상기 가이드하우징(20)을 회전시키게 되며, 그에 따라 가이드하우징(20)은 풍향이 변화하더라도 풍향에 대해 항상 일정한 방향을 유지할 수 있게 되는 것이다.When the wind direction is changed by the
여기서, 상기한 풍향지시대(27) 대신에 기성품으로 나오는 자동풍향감지센서와 모터를 이용하는 방식을 채용하는 것도 당업자에 의한 설계변경 사항으로서 가능할 것이다. Here, instead of the
다음으로, 상기 날개부재(30)는 풍력을 받아 상기 수직동력축(10)에 회전력을 인가시키는 부분으로서, 이러한 날개부재(30)는 날개몸체(31)와, 날개로드(32)와, 날개판(33)으로 이루어질 수 있다.Next, the
상기 날개몸체(31)는 도 6에 도시된 것처럼 일정한 길이와 직경을 갖는 원통의 형상을 가질 수 있으며, 상기 몸체수용구(12)에 지지 수용이 되어 몸체수용구(12) 내부에서 자유롭게 회전이 가능함과 함께 몸체수용구(12)를 따라 양단으로 자유롭게 이동이 가능하게 된다.The
상기 날개로드(32)는 상기 날개몸체(31)의 일측면에서 일정한 길이로 연장이 되며, 이러한 날개로드(32)는 수직동력축(10)의 날개통로(11)를 통과할 수 있음과 함께 가이드하우징(20)의 궤도홈(23)을 통과해 가이드하우징(20)의 외측으로 연장이 될 수도 있다.The
여기서, 상기 날개로드(32)에는 지지돌기(34)가 형성될 수 있는데, 상기 지지돌기(34)는 날개로드(32)의 저면에서 하향 돌출되도록 형성되며, 상기 날개몸체(31)가 몸체수용구(12)의 걸림단(13)에 걸려 지지되는 상태에서(즉, 날개몸체(31)가 몸체수용구(12)를 따라 완전히 이동된 상태에서) 날개로드(32)가 궤도홈(23)을 통과하여 외측으로 연장될 때 가이드하우징(20)의 외측면에 지지될 수 있는 위치에 형성이 된다.(도 10 참조)Here, the
상기 날개판(33)은 상기 날개몸체(31)로부터 연장된 상기 날개로드(32)의 끝단에 구비가 되며, 따라서 날개로드(32)가 날개통로(11)를 통과할 때는 함께 날개통로(11)를 통과하게 되고, 날개로드(32)가 궤도홈(23)을 통과해 외측으로 연장된 때는 풍력을 받아 회전동력을 발생시키는 작용을 하게 된다.
The
이상으로 본 발명의 일 실시예에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치의 구성을 설명하였는 바, 그 전체적인 작동에 대해 살펴보면 다음과 같다.As described above, the configuration of the drop-moving vertical wind turbine generator according to the embodiment of the present invention has been described.
먼저, 날개부재(30)는 날개몸체(31)가 걸림단(13)에 걸려 지지된 상태에서 몸체수용구(12)의 일단부 쪽에 수용되고, 날개로드(32)가 궤도홈(23)을 통과해 외측으로 연장된 상태에서 바람이 불어오게 되면, 풍력이 날개판(33)에 작용하여 날개부재(30)가 궤도홈(23)을 따라 회전을 시작하게 된다.First, the
이렇게 궤도홈(23)을 따라 날개부재(30)가 회전하게 되면, 그 회전력이 수직동력축(10)에 인가되어 수직동력축(10)이 정방향 회전을 하게 되면서 발전이 이루어지게 된다.When the
그리고 궤도홈(23)을 따라서 계속적으로 회전하던 날개부재(30)가 가이드하우징(20)의 후면에 형성된 날개입구(22)에 도달하게 되면, 날개로드(32)에 대한 지지력이 없어지는 바 날개부재(30)는 자중에 의하여 날개몸체(31)를 중심으로 낙하 회전을 시작하게 된다.(도 11 참조)When the
이렇게 날개부재(30)가 날개몸체(31)를 중심으로 수직방향 회전을 하게 되면, 그 회전력에 의하여 날개몸체(31)가 몸체수용구(12)를 따라 이동을 하게 되면서 날개부재(30)는 수직동력축(10)의 날개통로(11)를 통과하게 된다.(도 11 참조)When the
그리고 날개통로(11)를 통과한 후에는 가이드하우징(20)의 전면에 형성된 날개출구(21)를 통해 상향 회전을 하게 되면서 날개로드(32)가 날개출구(21)의 상단에 마련된 한 쌍의 날개안착대(25)를 위쪽으로 밀게 된다.(도 7 참조)And after passing through the
그에 따라 한 쌍의 날개안착대(25)는 상향 회전이 되면서 날개로드(32)를 통과시키게 되고(도 8 참조), 날개로드(32)는 하향 회전이 억제된 한 쌍의 날개안착대(25) 위에 지지되면서 날개부재(30)가 궤도홈(23)에 재 안착되어 다시 궤도홈(23)을 따라 정방향 회전을 시작하게 된다.(도 9 참조)Accordingly, the pair of wing seats 25 are rotated upward while passing through the wing rods 32 (see FIG. 8), and the
여기서, 상기 날개부재(30)가 날개통로(11)를 통과하여 날개출구(21)쪽으로 나올 때, 상기 날개몸체(31)가 몸체수용구(12)의 타단부까지 완전히 이동하지 못할 수도 있는 바, 이를 고려하여 궤도홈(23)에 반경점증구간(23a)을 형성하고 날개로드(32)에 지지돌기(34)를 형성시킨 것이다.Here, when the
즉, 도 10에 도시된 것처럼 상기 날개몸체(31)가 몸체수용구(12)의 타단부까지 완전히 이동하지 못한 채 날개부재(30)가 한 쌍의 날개안착대(25) 위에 안착된 후 다시 정방향 회전을 하게 되면, 날개부재(30)가 반경점증구간(23a)을 통과하면서 날개로드(32)의 지지돌기(34)가 가이드하우징(20)의 외측면에 지지가 되고, 그에 따라 날개몸체(31)가 몸체수용구(12)의 타단부쪽으로 점차 이동을 하게 되면서, 최종적으로 반경점증구간(23a)을 통과하게 되면, 날개몸체(31)가 완전히 이동되어 타단부쪽의 걸림단(13)에 걸리는 상태가 되는 것이다.That is, as shown in Figure 10, the
이와 같이 본 발명에서는 날개부재(30)가 풍향에 대해 정방향 쪽에서는 가이드하우징(20)의 궤도홈(23)에 지지되어 궤도홈(23)을 따라 회전하면서 수직동력축(20)에 정방향 회전력을 인가시키지만, 날개부재(30)가 계속 회전하여 역방향으로 전환되기 전에 가이드하우징(20)의 날개입구(22)에 도달되면 자중에 의해 낙하 수직회전되면서 수직동력축(20)을 통과하여 전방쪽 궤도홈(23)에 안착되어 다시 정방향 회전을 하게 되는 바, 역방향 회전에 따른 저항을 완전히 제거하고 수직동력축(10)에 오로지 정방향 회전력만을 계속 인가시킬 수 있음을 알 수 있다.As described above, in the present invention, the
아울러, 본 발명에서는 날개부재(30)를 안내하는 궤도홈(23)이 상승되는 형태로 이우러져 복수의 날개부재(30)가 수평방향의 각을 달리하여 회전을 할 수 있기 때문에, 상호 평행하게 회전하는 것에 비하여 동일한 바람이 불더라도 각 날개부재(30)의 날개판(33)이 풍력을 더 받을 수 있어 그만큼 큰 회전동력을 수직동력축(20)에 인가시킬 수 있음을 알 수 있다.
In addition, in the present invention, the
한편, 본 발명에 따른 낙하이동식 수직형 풍력발전장치는 상술한 것처럼 날개부재(30)가 수직동력축(10)의 일측면 부분(정방향 쪽)에서만 회전을 하기 때문에 효율증강을 위하여 복수의 수직동력축(10)을 구비하는 구성으로 실시되는 것도 가능해진다.On the other hand, the drop-moving vertical wind power generator according to the present invention, as described above, since the
도 12 내지 도 14는 이렇게 수직동력축(10), 가이드하우징(20), 날개부재(30)를 한 쌍으로 구성한 실시예를 나타내는 도면들로서, 도시된 것처럼 중간에 중앙동력축(40)을 설치하고, 상기 중앙동력축(40)을 기준으로 하여 한 쌍의 수직동력축(10), 가이더하우징(20), 날개부재(30)를 상호 대칭으로 설치할 수 있다.12 to 14 are diagrams showing an embodiment in which the
그리고 상기 한 쌍의 가이더하우징(20)은 풍향의 변화에 따라 함께 회전이 될 수 있도록 상호 연결을 시킬 수 있다.And the pair of
또한, 상기 풍향의 변화에 따라 상기 한 쌍의 가이더하우징(20)이 회전될 때 상기 한 쌍의 수직동력축(10)도 연동하여 그 위치가 변경되도록 설치할 수 있다.In addition, when the pair of
이를 위해, 도 13에 도시된 것처럼 상기 한 쌍의 수직동력축(10)의 하단을 베어링구조물(26)에 회전이 가능하게 지지된 한 쌍의 가이더하우징(20) 저면에 설치할 수 있으며, 이에 따라 한 쌍의 수직동력축(10)은 날개부재(30)에서 인가된 회전력에 의해 자체적인 회전을 하게 됨과 함께 풍향이 바뀌어 한 쌍의 가이더하우징(20)이 회전하게 되면 그 위치가 자동으로 변경이 되면서 한 쌍의 가이더하우징(20)과 항상 동일한 배치상태를 유지할 수 있게 된다.To this end, as shown in FIG. 13, the lower ends of the pair of
한편, 도 14에 도시된 것처럼, 한 쌍의 수직동력축(10)을 상향 연장시켜 수직동력축(10)의 상단을 베어링구조물(26)에 회전이 가능하게 지지된 한 쌍의 가이더하우징(20) 상면에 설치하는 것도 가능하다. Meanwhile, as shown in FIG. 14, a pair of
또한, 상기 한 쌍의 수직동력축(10)은 상호 기어로 결합시킴과 함께 그 중 일측의 수직동력축(10)과 상기 중앙동력축(40)을 기어로 결합시키고, 상기 중앙동력축(40)을 발전기(50)와 동력전달수단을 통해 연결시킬 수 있다.In addition, the pair of
아울러, 상기 한 쌍의 가이더하우징(20)의 전면 연결부에는 전방에서 불어오는 바람을 양쪽으로 분기시켜 각 가이더하우징(20)의 궤도홈(23)을 따라 회전하는 날개부재(30)쪽으로 입사되도록 하는 바람분기부(28)가 전방으로 돌출되도록 형성될 수 있다.In addition, the front connection portion of the pair of
이와 같이 구성됨으로써 전방에서 바람이 불면, 각 수직동력축(10)에 결합된 각 날개부재(30)는 각 가이드하우징(20)의 궤도홈(23)을 따라 반대방향으로 회전이 되면서 각 수직동력축(10)에 회전동력을 독립적으로 인가시키며, 이러한 각 수직동력축(10)의 회전동력은 기어결합을 통해 상기 중앙동력축(40)에 전달이 되는 것이며, 이를 통해 동일한 풍력에 대한 발전효율을 더욱 높일 수 있음을 알 수 있다.When the wind blows from the front, the
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.As mentioned above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and drawings, and is modified or changed by those skilled in the art. Equivalent configuration will be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
10: 수직동력축 11: 날개통로
12: 몸체수용구 20: 가이드하우징
21: 날개출구 22: 날개입구
23: 궤도홈 30: 날개부재
31: 날개몸체 32: 날개로드
33: 날개판 40: 중앙동력축Referring to the symbols of the major parts of the accompanying drawings as follows.
10: vertical power shaft 11: wing passage
12: body receiving device 20: guide housing
21: wing exit 22: wing entrance
23: track groove 30: wing member
31: wing body 32: wing rod
33: wing plate 40: central power shaft
Claims (8)
상기 수직동력축의 외부에 설치되어 풍향변화에 따라 자유 회전되며, 전면과 후면에 각각 날개출구 및 날개입구가 형성됨과 함께 날개입구와 날개출구의 사이에 일측면을 따라 궤도홈이 형성되는 가이드하우징; 및
상기 궤도홈을 따라 바람에 의해 정방향 회전되면서 상기 수직동력축에 회전력을 인가시키되, 상기 날개입구에 도달하면 낙하 회전되면서 궤도홈을 이탈하여 날개통로를 통과함과 함께 상기 날개출구쪽의 궤도홈에 안착되어 바람에 의해 다시 정방향 회전이 됨으로써 상기 수직동력축에 정방향 회전력만을 인가시키는 날개부재;를 포함하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.A vertical power shaft in which a wing passage is formed;
A guide housing installed outside the vertical power shaft and freely rotating in accordance with a change in wind direction, and having wing exits and wing entrances formed on the front and rear, respectively, and a track groove formed along one side between the wing entrance and the wing exit; And
While rotating in the forward direction by the wind along the track groove to apply a rotational force to the vertical power shaft, when reaching the wing inlet is rotated to fall off the track groove while passing through the wing passage and to the track groove on the wing exit side And a wing member that is seated and rotates again by the wind to apply only a forward rotational force to the vertical power shaft.
상기 수직동력축의 상단에는 양단부가 개방되면서 저면의 중간부가 상기 날개통로와 연통되는 몸체수용구가 형성되고,
상기 날개부재는 상기 몸체수용구에 이동 가능하게 지지 수용되는 원통형 날개몸체와, 상기 날개몸체에서 상기 궤도홈을 통과해 가이드하우징 외측으로 연장되는 날개로드와, 상기 날개로드의 끝단에 구비되는 날개판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.The method of claim 1,
Both ends of the vertical power shaft is open at the upper end of the body receiving body is formed in communication with the wing passage, the middle portion of the bottom,
The wing member may include a cylindrical wing body movably supported by the body receiving device, a wing rod extending from the wing body through the track groove to the outside of the guide housing, and a wing plate provided at the end of the wing rod. Dropping type vertical wind turbine, characterized in that consisting of.
상기 몸체수용구는 길이방향의 단면이 양단부에서 중간부를 향하여 곡선으로 하강되는 대칭형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.The method of claim 2,
The body receptacle is a vertically-type wind turbine generator, characterized in that the longitudinal cross-section is formed in a symmetrical form falling in a curve toward both ends at the middle portion.
상기 몸체수용구의 양단부에는 상기 날개몸체의 이탈을 방지하는 걸림단이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.The method of claim 2,
Dropping type vertical wind turbines, characterized in that each end of the body receiving device is formed with a locking end to prevent the departure of the wing body, respectively.
상기 궤도홈은 상기 날개출구로부터 상기 날개입구로 갈수록 상승되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.The method of claim 1,
The orbital groove is a drop-movable vertical wind turbine, characterized in that formed in the form of rising from the wing exit toward the wing inlet.
상기 날개출구의 상단에는 하향 회전은 억제되면서 상향 회전만이 가능한 한 쌍의 날개안착대가 상호 대향되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.The method of claim 1,
Falling vertical type wind turbines, characterized in that the top of the wing exit is installed so that a pair of wing seats that can only rotate upward while the downward rotation is suppressed.
중앙동력축을 기준으로하여 한 쌍의 수직동력축, 가이더하우징, 날개부재가 상호 대칭으로 설치되되,
한 쌍의 수직동력축은 상호 기어결합됨과 함께 그 중 일측의 수직동력축이 상기 중앙동력축에 기어결합되고, 한 쌍의 가이더하우징은 상호 연결되어 풍향에 따라 함께 회전됨과 함께 상기 한 쌍의 수직동력축은 가이더하우징의 회전에 따라 연동하여 그 위치가 변경되는 것을 특징으로 하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.The method according to any one of claims 1 to 6,
A pair of vertical power shafts, guider housings and wing members are installed symmetrically with respect to the central power shaft.
The pair of vertical power shafts are geared to each other and one of the vertical power shafts is geared to the central power shaft, and the pair of guider housings are interconnected and rotated together according to the wind direction and the pair of vertical powers. The shaft is a vertically movable fall type wind turbine, characterized in that the position is changed in accordance with the rotation of the guider housing.
상기 한 쌍의 가이더하우징의 전면 연결부에는 불어오는 바람을 양쪽으로 분기시키는 바람분기부가 전방으로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 낙하이동식 수직형 풍력발전장치.
The method of claim 7, wherein
The front wind connection portion of the pair of guider housing, the drop-movable vertical wind turbine, characterized in that the wind branch to branch the blowing wind to both sides formed to protrude forward.
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